JPH0686015U

JPH0686015U - 測定機のバランス装置

Info

Publication number: JPH0686015U
Application number: JP2665993U
Authority: JP
Inventors: 房生清水; 孝志増川
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1993-05-21
Filing date: 1993-05-21
Publication date: 1994-12-13

Abstract

(57)【要約】【目的】小型で、かつ軽量化が図れる測定機のバラン
ス装置を得ることを目的とする。【構成】測定子６が下端部に備えられ、移動方向に中
空穴１０が形成された円柱材９の内部をピストン１３が
摺動する構成にした。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、測定機に関し、特に測定子を有するスピンドルを備えた測定機のバランス装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、被測定物の寸法、形状等を測定する装置に三次元測定機が利用されている。この三次元測定機は、２つの脚と、２つの脚の上端部に連結されたＸ軸ビームとで構成されたブリッジ構造体を備えている。ブリッジ構造体は、定盤上をＹ方向に移動可能に取り付けられる。

【０００３】ブリッジ構造体のＸ軸ビームには、Ｘ軸ビームに沿って移動するＸ軸キャリッジがＸ方向に移動可能に取り付けられ、そのＸ軸キャリッジには、Ｚ方向に移動可能で、かつ被測定物に接触するプローブを下端に備えたＺ軸スピンドルが取り付けられている。そして、これらＸ、Ｙ、Ｚ方向への移動により、Ｚ軸スピンドルの下端に取り付けられたプローブを被測定物に順次接触させながら３次元方向に移動させて被測定物の寸法、形状等を測定している。

【０００４】しかしながら、プローブを把持しながら移動させる時、プローブが取り付けられているＺ軸スピンドルの重量が問題になる。即ち、Ｚ軸スピンドルの重量がＸ軸キャリッジを介してＸ軸ビームに加わるので、Ｘ軸ビームがたわむ要因となり、そのＸ軸ビームのたわみにより精度良い測定ができなくなる。

【０００５】そこで、従来の測定機において、Ｚ軸スピンドルの重量の問題を解決する為に、カウンタウエイト方式、エアシリンダ方式等が開発されている。カウンタウエイト方式は、Ｚ軸スピンドルの上端にワイヤの一端を取り付け、ワイヤの他端に錘を連結し、錘とＺ軸スピンドルとの間にプーリを設けて、錘の重量とＺ軸スピンドルの重量とをバランスする方式である。

【０００６】しかし、カウンタウエイト方式では、Ｚ軸スピンドルの重量、錘の重量及びプーリの重量が全てＸ軸ビームに加わるので、Ｘ軸ビームにたわみが生じ、このたわみにより、測定精度に悪影響を及ぼす要因になっていた。エアシリンダ方式は、カウンタウエイト方式の欠点を解決する為に開発されたもので、カウンタウエイト方式の錘のかわりにエアシリンダを設けたものである。即ち、エアシリンダの空気圧を調整することにより、Ｚ軸スピンドルをバランスする方式である。

【０００７】しかし、エアシリンダ方式では、カウンタウエイト方式の錘がエアシリンダに変わっているだけなので、装置全体が大型化になり、実質的な重量の軽減が望めるものではなかった。そこで、この様な欠点を解決する為の測定機のバランス装置が特公平３−７０７６３号に示されている。

【０００８】即ち、下端に接触子が取り付けられた中空な軸材の内部に、シリンダ装置を嵌挿し、そして、軸材とシリンダ装置とを一体に連結する構成にし、シリンダ内の圧力を調整する圧力調整装置を設けた測定機のバランス装置が示されている。この様な測定機のバランス装置は、軽量かつ小型化が可能になるという利点がある。

【０００９】

【考案が解決しようとする課題】

上記の如き従来の技術において、下端に接触子が取り付けられた中空な軸材に、シリンダ装置を嵌挿して、軸材とシリンダ装置とを一体に連結する構成にした測定機のバランス装置では、軸材の中心軸と、シリンダの中心軸とが同心円上に、かつ平行になるような中心出しを行わなければならず、この中心出しの調整が大変困難なものであった。

【００１０】即ち、軸材の中心軸と、シリンダの中心軸とがずれていると、軸材を手でＺ方向（上下方向）に移動させた時、軸材が若干ながらも回転することがあるので、軸材の中心軸と、シリンダの中心軸とが平行になっていないと軸材の接触子が偏心回転したり、軸材がＺ方向に対してずれて移動することになり、正確な被測定物の寸法、形状等が測定できなくなるという欠点があった。

【００１１】また、中空な軸材にシリンダ装置を嵌挿することにより小型化にはなるが、軸材自体の重量の軽量化は十分に達成されているものではなかった。本考案は、この様な従来の問題点に鑑みてなされたもので、小型で、かつ軽量化が図れると共に、組み立て調整が容易な測定機のバランス装置を得ることを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】

請求項１に記載した本考案は、構造体（４）と、一端部に測定子を備えた支持材（９）と、構造体（４）に係合すると共に、支持材（９）を支持材（９）の長手方向へ移動可能に保持するシリンダ装置（１２）と、シリンダ装置（１２）の圧力を一定に調整する圧力調整器と、から構成される測定機のバランス装置において、シリンダ装置（１２）は、支持材（９）に中空穴（１０）を形成してシリンダとし、中空穴（１０）を摺動するピストン（１３）と、一端が構造体（４）に固定され、他端がピストン（１３）に固定されるピストンロッド（１７）とから構成されるようにした。

【００１３】請求項２に記載した本考案は、構造体（４）と、一端部に測定子を備えた支持材（９）と、構造体（４）に係合すると共に、支持材（２６）を支持材（２６）の長手方向へ移動可能に保持するシリンダ装置（１２）と、シリンダ装置（２３）の圧力を一定に調整する圧力調整器と、から構成される測定機のバランス装置において、シリンダ装置（２３）は、構造体に固定されるシリンダ（２２）と、シリンダ（２２）内を摺動するピストン（２５）と、支持材（２６）をピストンロッドとし、支持材（２６）の他端部をピストン（２５）に取り付けられるようにした。

【００１４】

【作用】

本考案では、測定子を備える支持材をシリンダ装置の一部と兼用する構成にしたので、従来の様にシリンダと中空な軸材との中心合わせをする必要がなくなり、また、測定機のバランス装置を構成する部品数を減らすことができるようになる。

【００１５】

【実施例】

図１は、本実施例の三次元測定機の外観を示している。定盤１上には、案内ガイド２が固設され、案内ガイド２に沿って移動可能なブリッジ構造体３が設置されている。ブリッジ構造体３は、不図示のエアガイドを備えた脚３ａと、案内ガイド２に対して配置される不図示の複数のエアガイドを有するＹ軸キャリッジ７を備えた脚３ｂと、脚３ａと脚３ｂとの上端に連結されるＸ軸ビーム３ｃとから構成される。

【００１６】Ｘ軸ビーム３ｃには、Ｘ軸ビーム３ｃに案内されてＸ方向（紙面左右方向）に移動するＸ軸キャリッジ４が配設されている。Ｘ軸キャリッジ４には、Ｚ方向（紙面上下方向）に移動するＺ軸スピンドル５が設けられている。Ｚ軸スピンドル５の下端には測定プローブ６を具備している。この様に構成されたブリッジ構造体３は、定盤１と脚３ａと、案内ガイド２とＹ軸キャリッジ７との間にエアギャップを形成して、Ｙ方向に移動することにより、測定プローブ６が３次元方向へ移動され、定盤１上に載置される不図示の被測定物に接触させて被測定物の寸法、形状等を測定している。

【００１７】尚、定盤１に対するブリッジ構造体３の移動量、Ｘ軸ビーム３ｃに対するＸ軸キャリッジ４の移動量及びＺ軸スピンドル５の移動量は、不図示の位置検出器によって随時検出されている。図２（ａ）は第１実施例のＺ軸スピンドル５の内部構造を示している。Ｚ軸スピンドル５は、中心軸方向（Ｚ方向）に向かって中空穴１０が形成された円柱材９と、円柱材９の中空穴１０内に設けられたシリンダ装置１２と、円柱材９の一端に取り付けられたプローブホルダー１１と、プローブホルダー１１が具備する測定プローブ６とから構成される。

【００１８】円柱材９の中空穴１０は、円柱材９の長手方向に形成される。シリンダ装置１２は、円柱材９の中空穴１０（円柱材９の内面９ａ）を摺動するピストン１３と、円柱材９の他端を覆う蓋部１４と、ピストン１３の上端に取り付けられ、かつ蓋部１４の中央部を貫通して構造体としてのＸ軸キャリッジ４に固定されるピストンロッド１７とから構成される。

【００１９】ピストンロッド１７は、Ｘ軸キャリッジ４から突出したブラケット４ａに形成された挿通穴を通って上方に突出し、その突出したピストンロッド１０の端面にナット４ｂを固定し、そのナット４ｂとブラケット４ａとの間にベアリング４ｃを介してピストンロッド１７の中心軸を中心として周方向に回転可能にＸ軸キャリッジ４に支持される。

【００２０】即ち、ピストン１３は、その周方向に回転可能に支持される。ピストン１３は、１組のエアパッド１６を挟んで形成されており、このエアパッド１６のＡＡ矢視断面を図２（ｂ）に示す。図２（ｂ）に示すように、エアパッド１６は、エアパッド中心から外周に向かって形成された複数のエア供給溝１６ａが形成されている。

【００２１】ピストンロッド１７及びピストン１３の内部には、不図示のエアパッド用空気供給器に接続された空気供給部材１８が設けられており、この空気圧供給部材３０ａを介してエアパッド用空気供給器からエアパッド１６に空気が供給される。この様に構成されたシリンダ装置１２は、円柱材９がシリンダを兼用することになる。

【００２２】蓋部１４には、不図示の空気圧調整器に接続された空気供給部材１８ｂが取り付けられている。空気圧調整器は、一般に用いられているもの（例えは、特公平３−７０７６３号公報に記載されたもの等）である為、詳細な説明は省略する。この空気圧調整器は、Ｚ軸スピンドル５の重量と、円柱材９の空気圧とが常に釣り合う様に、円柱材９の内面とピストン１３の上面とで形成されたバランス空気室１９の空気圧を常に一定に調整するものである。

【００２３】円柱材９のプローブホルダー１１の取り付け位置近傍には、複数の小さい穴１５が形成されている。この穴１５は、エアパッド１６及びバランス用空気室１９から漏れた空気が円柱材９（シリンダ）内に空気が溜まらないようにする為の穴である。この様に構成された第１実施例の動作を説明する。

【００２４】円柱材９の内面９ａとピストン１３の側面との間にエアギャップを形成し、ピストン１３に対して円柱材９を摺動可能状態にする。即ち、円柱材９は、ピストン１３に案内されることになる。さらに、バランス用空気室１９に空気を供給し、Ｚ軸スピンドル５の重量とバランス用空気室１９の空気圧とが釣り合うようにする。

【００２５】測定プローブ６を不図示の被測定物に当接させる為に、Ｚ軸スピンドル５を手に持つ。そして、測定プローブ６を被測定物に順次当接させることにより、その測定プローブ６の位置が不図示の位置検出器により検出され、被測定物の寸法又は形状を測定していく。

【００２６】即ち、測定プローブ６を被測定物に順次当接させる為には、Ｚ軸スピンドル５をＺ方向に上下移動させることになるが、空気圧調整器により、Ｚ軸スピンドル５の重量と、バランス空気室１９の空気圧とが常に一定に保たれている。図３（ａ）は、電動式の測定機に用いられる第２実施例のＺ軸スピンドルの内部構造を示す図である。

【００２７】Ｚ軸スピンドル２０は、中心軸方向（Ｚ方向）に向かって中空穴２１及び貫通孔２１ａ及び貫通孔２１ｂが形成されたシリンダ２２と、シリンダ２２の中空穴２１内に設けられたシリンダ装置２３と、シリンダ装置２３のピストンロッド２６に取り付けられたプローブホルダー２４と、プローブホルダー２４が具備する測定プローブ６とから構成される。

【００２８】シリンダ装置２３は、シリンダ２２の中空穴２１（シリンダ２２の内面２２ａ）を摺動するピストン２５と、ピストン２５の下面に取り付けられ、シリンダ２２の貫通孔２１ａを挿通し、一端にプローブホルダー２４を備えたピストンロッド２６とから構成される。シリンダ装置２３は、Ｘ軸キャリッジ４に設けられた駆動部２８と連動している。ピストン２５の上面には、シリンダ２２の貫通孔２１ｂを挿通する送りネジ２７が取り付けられ、その送りネジ２７には駆動部２８のナット２８ａが螺合している。

【００２９】ピストン２５は、１組のエアパッド３２を挟んで形成されており、このエアパッド３２のＢＢ矢視断面を図３（ｂ）に示す。図３（ｂ）に示す様に、エアパッド３２は、エアパッド中心から外周に向かって形成された複数のエア供給溝２５ａが形成されている。ピストン２５の内部には、不図示のエアパッド用空気供給器に接続された空気供給部材３０ａが設けられており、この空気圧供給部材３０ａを介してエアパッド用空気供給器からエアパッド３２に空気が供給される。

【００３０】駆動部２８は、モータ２９の回転軸２９ａにプーリ２８ｃを取り付けると共に、ベアリング２８ｄにより回転可能に支持されている。また、送りネジ２７にナット２８ａを螺合させ、プーリ２８ｃとナット２８ａとにベルト２８ｂを掛け渡して構成されており、従って、モータ２９の回転は、ベルト２８ｂを介し、送りネジ２８ａをに伝えられ、シリンダ２２の内面２２ａをピストン２５が摺動する構成である。

【００３１】シリンダ２２の下端部には、不図示の空気圧調整器に接続された空気供給部材３０ｂが取り付けられている。空気圧調整器は、第１実施例のものと同じ様に一般に用いられているものであり、Ｚ軸スピンドル２０の重量と、シリンダ２２の空気圧とが釣り合う様に、シリンダ２２の内面とピストン２５の上面とで形成されたバランス空気室３１の空気圧を常に一定に調整するものである。

【００３２】このＺ軸スピンドル２０は、シリンダ２２を取り付けることにより構造体としてのＸ軸キャリッジ４に取り付けられる。この様に構成された第２実施例の動作を説明する。シリンダ２２の内面２２ａとピストン２５の側面との間にエアギャップを形成し、シリンダ２２に対してピストン２５を摺動可能状態にする。

【００３３】即ち、ピストン２５はシリンダ２２に案内されることになる。さらに、バランス用空気室３１に空気を供給し、Ｚ軸スピンドル５の重量とバランス用空気室３１の空気圧とが釣り合うようにする。そして、Ｚ軸スピンドル５をモータ２９の回転軸を一方向に回転するように駆動し、ナット２８ａを一方向に回転させる。即ち、ナット２８ａを回転させると、ナット２８ａに螺合している送りネジ２７がＤ方向に移動する。

【００３４】逆にモータ２９の回転軸を他方向に回転するように駆動し、ナット２８ａを他方向に回転させる。即ち、ナット２８ａを回転させると、ナット２８ａに螺合している送りネジ２７がＵ方向に移動する駆動部２８を備えた電動式の測定機においても、バランス空気室３１の空気圧を調整する必要がある。

【００３５】なぜなら、ピストン２５をＤ方向からＵ方向に移動させるには、ピストン２５、測定プローブ６、ピストンロッド２６及びプローブホルダ２４の重量により、駆動部２８にかかる負担が大きくなってしまう為である。そして、測定プローブ６を被測定物に順次当接させることにより、その測定プローブ６の位置が不図示の位置検出器により検出され、被測定物の寸法又は形状を測定していく。

【００３６】即ち、測定プローブ６を被測定物に順次当接させる為には、Ｚ軸スピンドル５をＺ方向に上下移動させることになるが、空気圧調整器により、Ｚ軸スピンドル５の重量と、バランス空気室３１の空気圧とが常に一定に保たれている。尚、第１実施例及び第２実施例では、三次元測定のＺ軸スピンドルを対象としたが、本考案は、上下動に移動する軸を備えたものであれば三次元測定機以外のものでも適用できる。

【００３７】

【考案の効果】

以上の様に本考案によれば、測定子を備える支持材をシリンダ装置の一部と兼用する構成にしたので、部品数が減り、更に小型で、かつ更に軽量化が図れると共に、組み立て調整の容易な測定機のバランス装置を得られるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案を適用した例を示す三次元測定機の斜視
図である。

【図２】第１実施例のＺ軸スピンドルの内部構造を示す
断面図である。

【図３】第２実施例のＺ軸スピンドルの内部構造を示す
断面図である。

【符号の説明】

６測定プローブ９シリンダを兼ねた支持材１１、２４プローブホルダー１２、２３シリンダ装置２６ピストンロッドを兼ねた支持材２７送りネジ２８駆動部

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】構造体と、一端部に測定子を備えた支持材と、前記構造体に係合すると共に、前記支持材を前記支持材
の長手方向へ移動可能に保持するシリンダ装置と、前記シリンダ装置の圧力を一定に調整する圧力調整器
と、から構成される測定機のバランス装置において、前記シリンダ装置は、前記支持材に中空穴を形成してシ
リンダとし、前記中空穴を摺動するピストンと、一端が
前記構造体に固定され、他端が前記ピストンに固定され
るピストンロッドとから構成されることを特徴とする測
定機のバランス装置。
【請求項２】構造体と、一端部に測定子を備えた支持材と、前記構造体に係合すると共に、前記支持材を前記支持材
の長手方向へ移動可能に保持するシリンダ装置と、前記シリンダ装置の圧力を一定に調整する圧力調整器
と、から構成される測定機のバランス装置において、前記シリンダ装置は、前記構造体に固定されるシリンダ
と、前記シリンダ内を摺動するピストンと、前記支持材
をピストンロッドとし、前記支持材の他端部を前記ピス
トンに取り付けられることを特徴とする測定機のバラン
ス装置。